轿车柴油机燃烧过程的仿真研究

发布时间：2017-05-07 16:07

  本文关键词：轿车柴油机燃烧过程的仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着世界能源的紧张、石油价格的不断上涨和排放法规的日益严格,提高汽车发动机热效率和减少汽车尾气排放成为当前汽车领域的两大重要课题。柴油机以其热效率高、经济性好等优点,得到了各行各业地广泛关注。近年来柴油轿车又成为交通领域节能的又一项重要措施。与中重型车用柴油机相比,轿车对其柴油机在高速性、振动噪声、适应轿车多变的工况、排放等方面提出了更高的要求,这些都需要组织高效的工作过程予以保证。因此,研究轿车柴油机的燃烧过程,优化匹配燃烧室形状、喷油过程和缸内气体的流动具有重要的研究意义和工程应用价值。 本文的研究内容来自于国内某企业轿车柴油机的开发项目,针对一款国外先进的轿车柴油机,运用三维CFD仿真软件AVL FIRE进行了对标仿真研究。首先对该轿车柴油机的燃烧室进行了几何和物理建模,仿真分析了压缩、喷雾、燃烧和膨胀过程,利用试验数据对模型进行了有效性验证;在此基础上,研究了不同喷油提前角和燃烧室的凸台形状对发动机性能的影响。计算结果表明: 1、喷油提前角对缸内流动和燃烧过程的影响:减小喷油提前角,挤流对喷雾的影响增强;喷油时刻的最高温度较高,滞燃期短,期间形成的适合燃烧的预混合气较少;缸内最高温度较低,NOx排放减少,但燃烧后期燃油浓度的最大值较大,将导致大量碳烟的生成。故适当的减小喷有提前角,有利于降低NOx排放。 2、燃烧室凸台形状对缸内流动和燃烧过程影响:加强气缸内气流运动的强度,保持较长的涡流持续期,促进合理的湍动能分布,有利于改善燃烧室壁面附近燃油和空气的混合质量,避免燃烧室中出现局部高温、局部混合气过浓的现象,其中A型燃烧室有利于改善碳烟和NOx排放,发动机各项性能指标较好。
【关键词】：轿车柴油机 燃烧模拟 喷油提前角 燃烧室形状
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK421.2
【目录】：

• 提要4-7
• 第一章绪论7-19
• 1.1 轿车柴油机的研究背景7-10
• 1.2 轿车柴油机的国内外发展现状及趋势10-16
• 1.2.1 轿车柴油机的发展历程10-12
• 1.2.2 轿车柴油机的技术现状及发展趋势12-16
• 1.3 CFD在柴油机燃烧过程研究中的应用16-18
• 1.3.1 轿车柴油机燃烧过程的数值仿真研究现状16-17
• 1.3.2 柴油机燃烧过程数值仿真软件17-18
• 1.4 本文的研究内容18-19
• 第二章轿车柴油机燃烧过程的实验研究19-25
• 2.1 试验装置19-20
• 2.2 示功图的制取20-22
• 2.3 实验结果22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章燃烧过程仿真建模及模型验证25-41
• 3.1 几何模型的建立25
• 3.2 计算网格的建立25-26
• 3.3 基本守恒方程26-28
• 3.3.1 质量守恒方程26-27
• 3.3.2 动量平衡方程27
• 3.3.3 能量守恒方程27
• 3.3.4 组分守恒方程27-28
• 3.4 仿真模型的选择及参数设置28-37
• 3.4.1 湍流模型28-30
• 3.4.2 喷雾模型30-33
• 3.4.3 着火和燃烧模型33-34
• 3.4.4 排放模型34-36
• 3.4.5 数值求解36-37
• 3.4.6 计算边界条件和初始条件37
• 3.5 模型的有效性验证37-38
• 3.6 本章小结38-41
• 第四章喷油提前角和燃烧室形状对燃烧过程的影响41-69
• 4.1 喷油提前角对燃烧过程的影响41-56
• 4.1.1 喷油提前角对发动机性能的影响41-44
• 4.1.2 喷油提前角对缸内相关物理场的影响44-56
• 4.2 燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程的影响56-67
• 4.2.1 燃烧室形状对发动机性能的影响56-58
• 4.2.2 燃烧室形状对缸内相关物理场的影响58-67
• 4.3 本章小结67-69
• 第五章全文总结及工作展望69-71
• 5.1 全文总结69-70
• 5.2 工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 图表索引75-76
• 摘要76-79
• ABSTRACT79-83
• 致 谢83

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王对对;左承基;王作峰;王华;;无氮(O_2/CO_2)环境下柴油机燃烧规律的试验研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2013年06期

2 刘红彬;骆清国;张杰;;大功率柴油机喷油提前角对缸内燃烧过程的影响[J];装甲兵工程学院学报;2012年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 尹佳;柴油/天然气双燃料发动机性能模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 宋文福;高压共轨柴油机燃烧特性与排放性能的数值模拟研究[D];江苏大学;2009年

3 牛有城;大功率柴油机燃烧过程参数化分析及系统参数优化匹配研究[D];北京交通大学;2009年

4 朱伟胜;预喷和后喷对柴油机燃烧及排放影响的模拟研究[D];北京交通大学;2010年

5 颜平涛;CY4102直喷式柴油机燃烧过程的仿真研究[D];西华大学;2010年

6 赵晓辉;喷油参数对双对置发动机喷雾燃烧过程的影响研究[D];中北大学;2013年

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本文编号：350165